Аффинная модель жидкостной ракеты
Владельцы патента RU 2331115:
Ростовский военный институт ракетных войск им. Главного маршала артиллерии Неделина М.И. (RU)
Изобретение относится к области физического моделирования, в частности к моделям конструкций ракетно-космической техники, удовлетворяющих требованиям геометрического и конструктивного аффинного подобия их элементов. В предлагаемой модели конический обтекатель, цилиндрические баки с жидкостью, переходной и хвостовой отсеки, сопла двигательных установок и стабилизаторы соединены в одно целое при помощи пленочной вакуумной упаковки. При этом цилиндрические баки выполнены герметичными с геометрическим подобием по критерию постоянного отношения диаметра бака к толщине его стенок и с конструктивным подобием по критерию эквивалентного материала. В качестве газа для наддува баков использован сжатый углекислый газ. При испытаниях описанная модель может подвергаться полному или частичному разрушению при оценке прочности, устойчивости к внешним воздействиям и надежности. На базе данной модели может проводиться сравнительная оценка различных конструктивно-технологических решений на этапе разработки. Технический результат изобретения состоит в достаточно высокой эффективности предлагаемой модели при ее испытаниях и относительно небольшой стоимости модели. 2 ил.
Изобретение относится к области физического моделирования, в частности к моделям конструкций ракетно-космической техники, удовлетворяющих требованиям геометрического и конструктивного аффинного подобия [1] таких элементов, как обтекатели и головные части ракет, корпуса и топливные баки жидкостных ракет.
Известны модели объектов, представляющие собой уменьшенные копии [2] ракетно-космических и других летательных аппаратов, созданных с целью обеспечения той или иной степени геометрического и конструктивно-эксплуатационного подобия.
Ближайшим аналогом может служить модель жидкостной ракеты [3], содержащая конический обтекатель, цилиндрические баки с жидкостью, переходной отсек, хвостовой отсек, сопла двигательных установок, стабилизаторы.
Известная модель может частично решать задачу физического моделирования, однако не обеспечивает достаточно полного подобия по критериям постоянного отношения диаметра бака к толщине его стенок и эквивалентного материала.
Задачей изобретения является обеспечение более полного, аффинного подобия модели жидкостной ракеты по указанным критериям.
Данная задача решена таким образом, что в известной модели жидкостной ракеты [3] конический обтекатель, цилиндрические баки с жидкостью, переходной и хвостовой отсеки, сопла двигательных установок и стабилизаторы соединены в одно целое при помощи пленочной вакуумной упаковки, цилиндрические баки с жидкостью выполнены герметичными с геометрическим подобием по критерию постоянного отношения диаметра бака к толщине его стенок и с подобием по критерию эквивалентного материала, а в качестве газа для наддува цилиндрических баков с жидкостью использован сжатый углекислый газ.
Сущность предлагаемой аффинной модели поясняется примером ее конкретного исполнения, данным на чертежах, где на фиг.1 показан общий вид модели; на фиг.2 - вид А: увеличенный фрагмент баков с жидкостью.
Аффинная модель жидкостной ракеты содержит конический обтекатель 1, цилиндрические баки 2 с жидкостью, переходной отсек 3, хвостовой отсек 4, сопла двигательных установок 5, стабилизаторы 6, гаргрот 7. Конический обтекатель 1, цилиндрические баки 2 с жидкостью, переходной отсек 3, хвостовой отсек 4, а также сопла двигательных установок 5, стабилизаторы 6, гаргрот 7 соединены в одно целое при помощи пленочной вакуумной упаковки 8.
Цилиндрические баки 2 с жидкостью выполнены герметичными с геометрическим подобием по критерию постоянного отношения диаметра бака к толщине его стенок и с подобием по критерию эквивалентного материала. В качестве критерия эквивалентности могут быть выбраны, в частности, модуль упругости, предел прочности или коэффициент теплового расширения материала.
В качестве газа для наддува цилиндрических баков с жидкостью использован сжатый углекислый газ.
Аффинная модель жидкостной ракеты может размещаться на испытательном стенде горизонтально, вертикально и под любыми углами наклона для непосредственного проведения испытаний с физическим моделированием воздействий различных видов, интенсивности и природы.
При испытаниях аффинная модель жидкостной ракеты может подвергаться полному или частичному разрушению при оценке прочности, устойчивости к внешним воздействиям, надежности, а также сравнительной оценке различных конструктивно-технологических решений на этапе разработки [1, 4].
Технический результат изобретения состоит в достаточно высокой эффективности предлагаемой модели при ее испытаниях и в относительно небольшой стоимости модели, так как часть элементов, например топливные баки, просты в изготовлении и освоены промышленностью.
Источники информации
1. Л.А.ШАПОВАЛОВ. Моделирование в задачах механики элементов конструкций. М.: Машиностроение. 1990, с.5, 48, 86, 147, 181, 252-260.
2. P.STACHE. Sowjetische Raketen. Militarverlag der DDR, 1987. - 288S - 245 Abb.
3. Патент US 3943656 A (DAMON CORP), 16.03.1976.
4. ПАРТОН В.З. Механика разрушения: от теории к практике. - М.: Наука, 1990.
Аффинная модель жидкостной ракеты, содержащая конический обтекатель, цилиндрические баки с жидкостью, переходной отсек, хвостовой отсек, сопла двигательных установок, стабилизаторы, отличающаяся тем, что конический обтекатель, цилиндрические баки с жидкостью, переходной и хвостовой отсеки, сопла двигательных установок и стабилизаторы соединены в одно целое при помощи пленочной вакуумной упаковки, цилиндрические баки с жидкостью выполнены герметичными с геометрическим подобием по критерию постоянного отношения диаметра бака к толщине его стенок и с подобием по критерию эквивалентного материала, а в качестве газа для наддува цилиндрических баков с жидкостью использован сжатый углекислый газ.
